使用Python模拟太阳能加热系统

David Espinosa Gómez, Luis Bernardo López Sosa, Alejandro Adrián Sepúlveda Cisneros, Kevin Aldair Méndez Alfaro
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De este modo, se ha desarrollado una aplicación de escritorio en lenguaje de programación Python, para simular la absortancia y acumulación térmica de materiales con las características mencionadas utilizando propiedades como temperatura ambiente del lugar de prueba, absortancia solar, conductividad térmica y masa del material. Este software pretende eficientar los procesos experimentales, reduciendo recursos económicos, tecnológicos y materiales, al contar con un modelo de la física térmica de acumulación termosolar en materiales naturales, prediciendo su comportamiento energético sin la necesidad de construir prototipos a escala real. Finalmente, se ha comprobado que el simulador desarrollado, proporciona un análisis mucho más dinámico y fácil de interpretar con datos estadísticos de fácil obtención. Es decir, permite observar no solo la curva sino también proporciona la dispersión de un sistema continuo de valores, el cual puede ayudar a inferir los datos de una investigación con mayor sencillez y efectividad sobre las propiedades ópticas y térmicas de los materiales estudiados. 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摘要

目前,对化石资源的依赖仍然占主导地位,尽管它们产生了经济和环境影响;因此,有必要鼓励生产和使用可再生、负担得起和可持续的资源。在这个意义上,本工作的重点是开发一个太阳能热模拟软件,以评估低成本和低环境影响的材料,可用于太阳能加热器或热蓄能器。优化使用石材、有机材料和当地可用的具有高吸收光热特性和大热住宅的材料,将它们用作太阳能热能的容器。因此,我们用Python编程语言开发了一个桌面应用程序,利用测试场所的环境温度、太阳吸光度、热导率和材料质量等特性来模拟具有上述特性的材料的吸光度和热积累。该软件旨在提高实验过程的效率,减少经济、技术和材料资源,通过在天然材料中建立热太阳热积累的热物理模型,预测其能量行为,而不需要建造真实规模的原型。最后,所开发的模拟器提供了更动态的分析,易于解释和易于获得的统计数据。也就是说,它不仅允许观察曲线,而且还提供了一个连续值系统的色散,这可以帮助更简单和有效地推断研究材料的光学和热特性的数据。然而,计算机程序的开发可以得到改进,因此它保持了一个开放获取和开源的方案。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Simulación de un sistema de calentamiento solar mediante Python
Actualmente, la dependencia a los recursos fósiles sigue dominando, aún con los impactos económico-ambientales que estos generan; por lo que es necesario incentivar la producción y uso de fuentes renovables, asequibles y sustentables. En este sentido, el presente trabajo se enfoca en desarrollar un software de simulación termosolar para la evaluación de materiales de bajo costo y bajo impacto ambiental que puedan ser utilizados en calentadores solares o acumuladores térmicos. Optimizando el uso de materiales pétreos, orgánicos y aquellos disponibles localmente con propiedades optotérmicas de alta absorción y gran residencia térmica, para utilizarlos como contenedores de energía termosolar. De este modo, se ha desarrollado una aplicación de escritorio en lenguaje de programación Python, para simular la absortancia y acumulación térmica de materiales con las características mencionadas utilizando propiedades como temperatura ambiente del lugar de prueba, absortancia solar, conductividad térmica y masa del material. Este software pretende eficientar los procesos experimentales, reduciendo recursos económicos, tecnológicos y materiales, al contar con un modelo de la física térmica de acumulación termosolar en materiales naturales, prediciendo su comportamiento energético sin la necesidad de construir prototipos a escala real. Finalmente, se ha comprobado que el simulador desarrollado, proporciona un análisis mucho más dinámico y fácil de interpretar con datos estadísticos de fácil obtención. Es decir, permite observar no solo la curva sino también proporciona la dispersión de un sistema continuo de valores, el cual puede ayudar a inferir los datos de una investigación con mayor sencillez y efectividad sobre las propiedades ópticas y térmicas de los materiales estudiados. No obstante, el desarrollo del programa computacional puede ser mejorado, por lo que mantiene un esquema de libre acceso y código abierto.
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